ZBORNIK POVZETKOV - Soft Matter Laboratory
ZBORNIK POVZETKOV - Soft Matter Laboratory
ZBORNIK POVZETKOV - Soft Matter Laboratory
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Optimalno ˇstevilo pigmentov v fotosintetskih<br />
kompleksih<br />
Simon Jesenko, Marko ˇ Znidarič<br />
Fakulteta za matematiko in fiziko, Univerza v Ljubljani<br />
Transport elektronskih vzbuditev v fotosintetskih kompleksih ima pomembno<br />
vlogo pri začetnih korakih fotosinteze. Pri absorpciji svetlobe se energija fotona<br />
pretvori v energijo elektronske vzbuditve na pigmentni molekuli. Energija elektronske<br />
vzbuditve se nato preko vmesnih pigmentnih molekul prenese v reakcijski<br />
center, kjer se pričnejo odvijati kemijski procesi, pri katerih se ta energija veˇze v<br />
končne produkte fotosinteze. Transport elektronskih vzbuditev od mesta absorpcije<br />
do reakcijskega centra je predmet raziskav ˇze kar nekaj desetletji, v zadnjem času<br />
pa so veliko aktivnosti na tem področju vzpodbudili eksperimentalni rezultati 2D<br />
elektronske spektroskopije, ki kaˇzejo na dolgo trajanje elektronskih koherenc v različnih<br />
fotosintetskih kompleksih, in sicer tudi pri sobnih temperaturah. Meritve so<br />
bile dokaj presenetljive, pri normalnih temperaturah delovanja bi namreč v bioloˇskih<br />
sistemih pričakovali, da kvantna narava procesa ni izrazita.<br />
Meritve so spodbudile mnoˇzico teoretičnih raziskav, ki so obravnavale morebitno<br />
funkcionalno vlogo kvantnih učinkov pri transportu elektronskih vzbuditev. Izkazalo<br />
se je, da lahko ti učinki izrazito pripomorejo k transportu vzbuditev. Prav tako lahko<br />
k učinkovitosti transporta prispeva tudi interakcija pigmentnih molekul z okolico.<br />
Obravnava različnih fotosintetskih pigmentov v naravi daje slutiti, da je narava<br />
izrabila omenjene mehanizme za izboljˇsanje učinkovitosti procesa fotosinteze.<br />
V naˇsem delu obravnavamo vpraˇsanje optimalnega ˇstevila pigmentnih molekul<br />
v danem fotosintetskem kompleksu. Večje ˇstevilo pigmentnih molekul v kompleksu<br />
privede do manjˇsih razdalj in močnejˇsih interakcij med posameznimi molekulami ter<br />
posledično do hitrejˇsega in bolj učinkovitega transporta. Po drugi strani pa prekrivanje<br />
pigmentnih molekul privede do nereda v energijah vzbuditev na posamezni<br />
molekuli, kar zmanjˇsuje učinkovitost transporta. Pri optimalnem ˇstevilu pigmentov<br />
oba nasprotujoča si učinka dasta največjo učinkovitost transporta.<br />
Dinamiko v modelu smo opisali z Lindbladovo enačbo, ki je dovolj enostavna za<br />
statistično obdelavo velikega ˇstevila različnih konfiguracij fotosintetskih kompleksov,<br />
hkrati pa lahko opiˇse tudi nekatere kvantne značilnosti dinamike. Optimalno ˇstevilo<br />
pigmentov smo določali z opazovanjem povprečne učinkovitosti naključnih konfiguracij<br />
fotosintetskih kompleksov v izbranem volumnu. Kot dodatni kriterij smo<br />
opazovali tudi robustnost transporta na majhne spremembe konfiguracije. Rezultati<br />
kaˇzejo, da velik deleˇz konfiguracij pigmentnih molekul privede do učinkovitega in robustnega<br />
transporta vzbuditev, če je ˇstevilo pigmentnih molekul ustrezno izbrano.<br />
Primerjava rezultatov s strukturami fotosintetskih kompleksov v naravi kaˇze dobro<br />
ujemanje dejanskega ˇstevila pigmentov s teoretično napovedanim optimalnim<br />
ˇstevilom pigmentov.<br />
55
Change language